7.1追寻守恒量—能量

第七章机械能守恒定律7.1追寻守恒量——能量用弹簧测力计挂一个重10N的金属块，使金属块部分浸入台秤上的水杯中（水不溢出），当系统静止时弹簧测力计的示数为6N，则台秤示数与金属块不浸入相比（）A、保持不变B、增加10NC、增加6ND、增加4N一、导入新课[解法二]金属块重10N是个定值，弹簧测力计平衡掉其中6N，则剩下4N最终必定由台秤承担，所以选择D选项。[解法一]对金属块受力分析，求得水对物体的浮力为4N，根据牛顿第三定律，金属块对水的反作用力为4N;对水杯和水组成的系统受力分析，求得台秤对水杯的作用力将增加4N，所以选项D正确。解法二表面上看来没有解法一严谨，但实际上却体现了“守恒量”的深刻思想。导入新课在现实生活中蕴涵着普遍的“不变”的思想在不变中又蕴涵了什么呢？导入新课物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变，所以对于守恒量的寻求是合理的，而且也是极为重要的研究方向。物理学家劳厄说：“追寻守恒量”导入新课物理学家费恩曼说：有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的自然现象这条定律称做能量守恒定律。它指出有某一个量，我们把它称为能量，他在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。那是一个最抽象的概念导入新课一、伽利略斜面实验伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）ABhh在伽利略的斜面理想实验中，是否存在守恒量？一、伽利略斜面实验ABhh1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？2、这些过程各有什么特点？1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中，小球速度增大，位置高度减小；在减速过程中，小球速度减小，位置高度增大一、伽利略斜面实验伽利略斜面实验表明，小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量或能。在伽利略的斜面理想实验中，存在什么样的守恒量？高度？运动快慢？其他？二、能量能量无处不在二、能量几种常见的能量形式相互作用的物体凭借其位置而具有的能，叫做势能。二、能量（一）势能它们具有势能球杠铃被弹高的人二、能量（一）势能物体由于运动而具有的能，叫做动能。二、能量（二）动能飞驰的足球具有动能二、能量（二）动能在伽利略斜面实验中，势能和动能是怎样转化的?ABhh二、能量ABhh分析伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）下滚过程上滚过程高度（势能）速度（动能）逐渐减小逐渐增大逐渐增大逐渐减小二、能量（三）动能与重力势能的相互转化二、能量游乐园海盗船二、能量1.下列实例中,动能转化为势能的是()A.竖直上抛的正在上升的小球．B.上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶.C.从高处下落的石块．D.从斜槽上滚下的小球．A解析：B、C、D中均为势能转化为动能．A中为重力势能转化为小球的动能．课堂练习2．关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的（）A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同.B．实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些.C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同.D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量..学.科.网.BCD课堂练习3.关于能量概念的说法正确的是()A．能量的概念是牛顿首先提出的一个力学概念.B．能量的概念是伽利略提出的,并用斜面理想实验来验证能量的存在.C．人们从伽利略的斜面实验得到启发,认识到引入能量概念的重要性.D．以上说法都不正确..学.科.网.C课堂练习第七章机械能守恒定律7.2功力和运动的角度能量的角度能量之间如何转化,又如何定量地量度?牛顿运动定律直线运动曲线运动万有引力重力势能增大动能增大弹性势能增大FFFxxx力?功！若物体在力的作用下能量发生了变化，则这个力一定对物体做了功。思考1:有无做功纹丝不动!!匀速真辛苦匀速前进一、功的概念一、功的概念2、功的两个因素：（1）力（2）沿力的方向发生位移1、功的定义：物体受力的作用，并沿力的方向发生一段位移，称力对物体做了功。思考2如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？如果提着货物水平运动，拉力是否做功了？一、功的概念陷在雪地里的汽车，人不管怎样用力，都推不动，人的推力对汽车是否做功了？火车在平直轨道上运动，铁轨对火车的支持力和火车的重力做不做功？一、功的概念FFL在光滑的水平地面上，物体M在水平力F的作用下发生了一段位移L。问题1、物体受力情况和各力的做功情况如何？问题2、力F做了多少功？二、功的计算FFL在物理学中，如果力的方向与物体运动的方向相同，功就等于力的大小与位移大小的乘积。W＝FL力的大小位移的大小力F对物体做的功1.力的方向与物体运动的方向相同时二、功的计算LFFFFαFα根据力的等效性原理,可把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。W1=F1L=FLcosαW2=0W=W1+W2W=FLcosαF2F1思考3：当拉力与水平方向的夹角为α时，此时拉力F做的功应该是多少呢？二、功的计算若将位移L分解,结果如何?FLL1L2α90。L1=LcosαL2=LsinαW1=FL1=FLcosαW2=0W=FLcosα二、功的计算W＝FLcosα力F对物体做的功力的大小位移的大小力与位移的方向的夹角2.力的方向与物体运动的方向成一夹角时，功的定义式为：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。二、功的计算功是一个标量。在国际单位制中单位是焦耳，简称焦，符号是J。1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。1J=1N×1m=1N•mW＝FLcosα二、功的计算对功的公式的理解1.公式只能用于求恒力的功，如果力是变力，无论力的大小变化，还是力的方向变化，都不能直接用该公式求解；2.α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不是题目中的某一个以α命名的角；二、功的计算辨认力的方向与位移方向的夹角450FL甲答案：450450FL乙答案：1350二、功的计算辨认力的方向与位移方向的夹角450FL丙答案：450450FL丁答案：1350方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。二、功的计算两者做功效果相同吗？二、功的计算W＝FLcosα某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值），两种说法的意义是等同的。时，cosα＞0，W＞0力对物体做正功20时，cosα＜0，W＜0力对物体做负功2时，cosα=0，W=0力对物体不做功2三、正功与负功vFNGF阻Fα功是标量，没有方向正功说明此力为动力负功说明此力为阻力功的正负不是数量上的正与负，既不能说“正功和负功方向相反”也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。三、正功与负功一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。思考分析：1.物体受力情况如何？2.各个力做功如何？例题例题.一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。vFθFNGF阻W拉＝FLcosθ＝FLcos37°阻力做的功W阻＝F阻Lcos180°＝－F阻L代入数据，得W合＝1500JW合＝W拉＋W阻＝FLcos37°－F阻L力做的总功拉力F做的功解：重力和支持力与运动方向垂直，对物体不做功例题.一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。思考分析：1.物体受力情况如何？2.物体所受合力是多少？3.合力做功多少？还有其他方法吗？vFθFNGF阻F1＝Fcosθ代入数据，得W合＝1500JW合＝F合Lcos0°＝（Fcosθ－F阻）L力对雪橇做的总功F1F2F2＝FsinθF合＝F1－F阻＝Fcosθ－F阻例题一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对雪橇做的总功。解：α指什么？四、总功的求法W总=W1+W2+W3+••••••1、功是标量故合力的功（即总功）就等于各分力做功的代数和：W总=F合Lcosα2、力是矢量故可以先求合力，再求合力做的功：如图，已知物体质量m，斜面质量M，斜面倾角θ，物体与斜面间的动摩擦因数μ，物体与斜面保持相对静止。现使斜面在水平面上向左匀速直线运动，位移为x，求在位移x中：1）重力对物体所做的功2）斜面对物体的支持力所做的功3）斜面对物体的摩擦力所做的功4）物体的合力做的功练习解：GfN对物体受力分析如图所示1)重力与物体运动方向垂直0GW2)cosNmg支持力所做的功coscos(90)cossinNWmgxmgx1.物体质量m，斜面质量M，斜面倾角θ，动摩擦因数μ，物体与斜面保持相对静止。斜面向左匀速直线运动，位移为x，求在位移x中：1）重力对物体所做的功2）斜面对物体的支持力所做的功解：3）sinθfmgGfN摩擦力做的功sincosfWmgx4）合力做的功0GNf合1.物体质量m，斜面质量M，斜面倾角θ，动摩擦因数μ，物体与斜面保持相对静止。斜面向左匀速直线运动，位移为x，求在位移x中：3）斜面对物体的摩擦力所做的功4）物体的合力做的功2.如下图，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是()A．重力对人做负功B．摩擦力对人做正功C．支持力对人做正功D．合力对人做功为零ACD练习一、功的概念：力和物体在力的方向上发生的位移。二、功的计算：W=Flcosα功的国际单位：焦耳。功是标量三、正功与负功四、总功的求法：（1）（2）W合=F合LcosW总=W1+W2+W3+••••••归纳总结